Способ определения защитных свойств комплекта средств индивидуальной защиты человека от токсичных химикатов общетоксического действия

 

Способ относится к области исследования материалов и изделий, а именно к созданию расчетно-экспериментальных способов определения защитных свойств комплектов средств индивидуальной защиты человека от токсичных химикатов. В способе проводят оценку токсических доз вещества, проникшего в подкостюмное пространство составных частей защитной одежды и подмасочное пространство противогаза, их суммирование и последующий расчет времени защитного действия по времени достижения критериального значения пороговой токсодозы. Оценку токсической дозы вещества, проникающего в подкостюмное пространство защитной одежды через защитные материалы ее составных частей, проводят в динамических условиях, обеспечивающих воспроизведение процесса перемещения материалов относительно тела человека и друг друга, характеризующего двигательные функции, при моделировании воздействия факторов - плотности заражения токсичных химикатов, воздушного зазора между материалами, температуры окружающей среды, времени эксплуатационной наработки по плану полного факторного эксперимента для расчета времени защитного действия комплекта средств индивидуальной защиты. Способ отличается достоверностью, снижением материальных затрат и прогнозной оценкой защитных свойств образцов. 1 табл.

Изобретение относится к области исследования материалов и изделий с помощью технических (химический) средств, а именно к созданию расчетно-экспериментальных способов определения защитных свойств комплектов средств индивидуальной защиты (КСИЗ) человека от токсичных химикатов (ТХ), к которым, в частности, относится физиологически активные вещества общетоксического принципа действия.

Известны способы определения защитных свойств средств защиты от ТХ общетоксичного действия путем оценки токсических доз вещества, проникающего через защитные материалы составных частей КСИЗ (пакеты материалов защитной одежды, включающей защитные перчатки и защитную обувь, и материалы маски и фильтрующе-поглощающей системы противогаза или противогаза-респиратора), последующего их суммирования и расчета времени защитного действия по времени достижения критериального значения пороговой токсодозы, устанавливаемого методом биоконтроля (см. Химическая и биологическая защита от оружия. Материалы с 6 Международного симпозиума, Стокгольм, Швеция, 10-15 мая 1998).

При этом определение токсических доз проникшего вещества проводят инструментальными способами, основанными на использовании химических методов анализа ТХ, или биологическими (биоконтроль), основанными на использовании методов определения токсоэффекта от воздействия ТХ.

Испытания могут проводиться с использованием только пакетов материалов составных частей КСИЗ как инструментальными способами, так и биологическими, или составных частей и КСИЗ в целом, также с использованием инструментальных способов (манекенные системы) или биоконтроля.

При всех несомненных достоинствах указанные способы, за исключением использования двигающейся манекенной системы, имеют существенный недостаток: оценку токсических доз вещества, проникающего через пакеты защитных материалов, проводимую в условиях испытаний только на пакетах, а также в местах сочленения составных частей КСИЗ вследствие негерметичности, проводимую в условиях испытаний составных частей и комплекта в целом, осуществляют при фиксированном расположении защитных материалов и неизменных воздушных зазорах между ними, что снижает достоверность получаемых результатов, т.к. в реальных условиях человек находится в движении, за счет чего защитные слои перемещаются относительно тела человека и друг друга.

Применение же уникальной двигающейся манекенной системы, которая не имеет данного недостатка, требует значительных материальных затрат и неприемлемо на ранних стадиях поисковых исследований по разработке защитных материалов или образцов средств защиты, а также не позволяет осуществлять прогнозирование защитных свойств КСИЗ для различных условий реального функционирования, отличных от моделируемых в эксперименте.

Задачей настоящего изобретения является повышение достоверности способа определения защитных свойств КСИЗ и ТХ, снижение материальных затрат и осуществление прогнозной оценки защитных свойств образцов в условиях, отличных от моделируемых при проведении эксперимента.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения защитных свойств комплекса средств индивидуальной защиты человека от токсичных химикатов общетоксического действия путем оценки токсических доз вещества, проникшего в подкостюмное пространство составных частей защитной одежды и подмасочное пространство противогаза, их суммирования и последующего расчета времени защитного действия по времени достижения критериального значения пороговой токсидозы, согласно изобретению оценку токсической дозы вещества, проникающего в подкостюмное пространство защитной одежды через защитные материалы ее составных частей, проводят в динамических условиях, обеспечивающих воспроизведение процесса перемещения материалов относительно тела человека и друг друга, характеризующего двигательные функции, при моделировании воздействия факторов - плотности заражения токсичными химикатами, воздушного зазора между материалами, температуры окружающей среды, времени эксплуатационной наработки по плану полного факторного эксперимента для расчета времени защитного действия комплекта средств индивидуальной защиты.

Определение времени защитного действия КСИЗ в общем случае проводят расчетным путем, суммируя токсические дозы вещества, проникающего в подкостюмное пространство защитной одежды и подмасочное пространство противогаза, до достижения критериальной суммарной токсической дозы вещества, например Pcτ₅₀, с использованием следующих выражений: Dпр_i=Cпр_iτ_i; (1) Dнг_i=CмКпτ_i; (2) D_i=Dпр_i+Dнг_i, при τ_i = 0...τ₃; (3) τ₃ = τ_i при D_i = Pcτ₅₀, (4) где Dпр_i - токсодоза вещества, проникшего в подкостюмное и подмасочное пространство через пакеты защитных материалов, в τ_i-й момент времени, мг•мин/л; Dнг_i - токсодоза вещества, проникающего в подкостюмное и подмасочное пространство за счет негерметичности, в τ_i-й момент времени, мг•мин/л; D_i - суммарная токсодоза вещества в τ_i-й момент времени, мг•мин/л; Спр_i - концентрация вещества в подкостюмном пространстве в τ_i-й момент времени, мг/л; С_м - концентрация вещества в рабочей камере при проведении эксперимента, мг/л;
К_п - коэффициент подсоса, доля единицы;
τ_i,τ₃ - время защитного действия КСИЗ, ч;
Pcτ₅₀ - пороговая токсодоза, мг•мин/л.

Для подтверждения возможности осуществления изобретения проведем оценку свойств защитной фильтрующей одежды (ЗФО), состоящей из:
огнезащитных куртки и брюк из ткани "Винилискожа-Т" с дискретным полимерным покрытием ТУ 8318-011-10725218-96,
химзащитных куртки и брюк из нетканого холстопрошивного защитного ворсованного полотна ТУ 17-14-13-90-95,
нательного белья из бязи, арт. 278,
перчаток защитных с трикотажными перчатками-вкладышами ТУ 38, 406475-95,
защитных носков из материала химзащитного слоя.

При оценке защитных свойств КСИЗ учитывали наличие противогаза, обеспечивающего защищенность органов дыхания по коэффициенту подсоса и проникания ТХ в подмасочное пространство на уровне 1•10^-4%, значительно превышающем время защитного действия указанного ЗФО.

Определение времени защитного действия ЗФО проводили расчетным путем с использованием данных по оценке защитных свойств пакетов материалов ее составных частей инструментальным способом, а также образца в целом с использованием метода биоконтроля.

Испытания пакетов защитных материалов для условий заражения токсичными фосфороорганическими веществами проводили на примере О-алкилфторфосфата, в качестве факторов варьирования были выбраны: плотность заражения (Х₁, г/м²), воздушный зазор между защитными материалами (Х₂, мм), температура окружающей среды (Х₃, ^oС), время эксплуатационной наработки (Х₄, ч).

Матрица кодирования и результаты эксперимента представлены в таблице. Для сравнения здесь же представлены экспериментальные данные для случая испытаний в динамических условиях, воспроизводящих перемещение защитных материалов в одежде при движениях человека.

Для проверки расчетных данных, полученных по заявленному способу, проведения оценки защитных свойств образца с использованием биоконтроля при испытаниях ЗФО в целом. Полученные результаты представлены также в таблице.

Сопоставительный анализ представленных данных показывает, что проведение оценки защитных свойств пакетов материалов составных частей КСИЗ в динамических условиях предложенным способом существенно повышает достоверность получаемых результатов, что и подтверждают данные биоконтроля; данные, получаемые с использованием способа-прототипа, при этом также необходимо проверять методом биоконтроля.

Для прогнозирования защитных свойств КСИЗ в различных условиях функционирования получены уравнения регрессии (см. таблицу), применяя которые, можно оценить изменение Dпр_i=f(τ_i).
Проведем расчет материальных затрат при реализации заявляемого способа и прототипа (с использованием манекенной системы).

Реализация способа прототипа требует nN^m образцов КСИЗ, где n - количество параллельных опытов (обычно 6), N - количество уровней варьирования, m - количество факторов варьирования, т.е. для нашего случая искомое число составит 96. Практически осуществить данный способ, особенно при проведении поисковых исследований, невозможно.

Реализация заявляемого способа требует использования 96 пакетов защитных материалов, а также 1 образца КСИЗ для определения герметичности и 6 образцов КСИЗ для проведения подтверждающего эксперимента способом биоконтроля в случае необходимости, например, при изменении конструкции разрабатываемого средства.

При этом особо следует подчеркнуть, что при наличии соответствующего банка экспериментальных данных определение времени защитного действия образцов различной комплектации и конструкции практически не требует никаких материальных затрат, исключая издержки на оценку сочетаемости вновь разрабатываемых составных частей КСИЗ, определяющей герметичность образца в целом.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что заявляемый способ имеет явные преимущества перед прототипом и позволяет без существенных материальных затрат осуществлять достоверную оценку защитных свойств КСИЗ от ТХ для различных условий их реального функционирования при использовании личным составом специальных подразделений МЧС, МВД, МО РФ для ликвидации аварий различного характера и т.п.

Формула изобретения

Способ определения защитных свойств комплекта средств индивидуальной защиты человека от токсичных химикатов общетоксического действия путем оценки токсических доз вещества, проникшего в подкостюмное пространство составных частей защитной одежды и подмасочное пространство противогаза, их суммирования и последующего расчета времени защитного действия по времени достижения критериального значения пороговой токсодозы, отличающийся тем, что оценку токсической дозы вещества, проникающего в подкостюмное пространство защитной одежды через защитные материалы ее составных частей, проводят в динамических условиях, обеспечивающих воспроизведение процесса перемещения материалов относительно тела человека и друг друга, характеризующего двигательные функции, при моделировании воздействия факторов - плотности заражения токсичными химикатами, воздушного зазора между материалами, температуры окружающей среды, времени эксплуатационной наработки по плану полного факторного эксперимента для расчета времени защитного действия комплекта средств индивидуальной защиты.

РИСУНКИ

Рисунок 1